高出力・高ビーム品質フォトニック結晶レーザの実現に関する研究

高输出、高光束质量光子晶体激光器的实现研究

• 批准号: 17J08502
• 负责人: 吉田 昌宏
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08502/
• 关键词: フォトニック結晶; フォトニック結晶レーザ; 半導体レーザ; LiDAR; フォトニックナノ構造

半導体レーザは，小型・安価・高効率といった特長から，現在，情報通信や光記録の分野で広く普及している光源である．しかしながら，高ビーム品質を保ったままでの高出力化（すなわち，高輝度化）が困難であり，レーザによる材料加工や長距離・高分解能なセンシングなどの応用へ展開する上で課題となっている．本研究では，フォトニック結晶をレーザ共振器として利用した高出力・高ビーム品質フォトニック結晶レーザを開発することで，従来の限界を打破し，上記を含む幅広い分野への応用を可能とする新たな半導体レーザ光源の実現を目指している．今年度の研究では，昨年度までに提案・実証した二重格子フォトニック結晶共振器について，その深化・最適化を図ることによって，高ビーム品質動作を維持しつつ，更なる大面積化を可能とする格子点構造の検討を行った．その結果，直径1mmという従来の直径500umの4倍の面積への拡大を可能とする設計を見出すことに成功した．そして，実際にレーザデバイスを作製することで，室温パルス駆動において，ビーム発散角～0.1度（FWHM)という高いビーム品質を維持しつつ，これまでを大きく上回る70Wという高出力動作を達成した．さらに，本成果の重要な応用の一例として，このような狭発散角特性を生かした，レンズフリーの距離センシング（LiDAR）の実証にも成功し，フォトニック結晶レーザを用いることによるシステムの小型・簡素化，高性能化の可能性を実験的に明快に示した．

Semiconductor technology, small, safe, high efficiency, special features, and now, information and communication, optical recording, branching field, popularization, light source, etc.しかしながら, high quality をったままでのHigh power (すなわち, high brightness) がであり, レーザによるMaterial processing is a long-distance, high-resolution energy なセンシングなどの応へDevelopmentするででとなっている． This research is based on the use of Fiber crystallized resonators and resonators. High-strength and high-quality raw materialsとで, 従来のlimits をbreakし, the above mentioned をContains む広い野への応用を とする新たな レーザLED light source の実appears している. This year's research was carried out, and last year's research was proposed and proved, and the double-lattice crystal resonator was deepened and optimized.を図ることによって, high-quality action を maintenance しつつ, more large-area を possible と す る lattice point structure の検を row った． As a result, the diameter is 1mm, the diameter is 500um, the area is 4 times larger, and the design is possible, and the design is successful.そして, 実记にレーザデバイスを燙ることで, room temperature パルス駆动において, ビーム発divergence angle ~ 0.1 degrees (F WHM) high-quality maintenance, high-efficiency high-efficiency action, high-output action, and high-efficiency action of WHM.さらに, an example of the important application of this result, として, このような小発 scattered angle Characteristics: LiDAR, LiDAR The proof of success is that the crystallized フォトニック is used by the いることによるシスThe possibility of miniaturization, simplification and high performance of テムの is shown in a bright and bright way.

项目成果

空孔埋め込み再成長法による変調フォトニック結晶レーザの作製

利用孔填充再生方法制造调制光子晶体激光器

• 发表时间: 2018
• 作者: 石崎賢司;坂田諒一;國師渡;田中良典;De Zoysa Menaka;初田蘭子;吉田昌宏;宮井英次;北村恭子;野田進
• 通讯作者: 野田進

Double-Hole Photonic-Crystal Lasers

双孔光子晶体激光器

• 发表时间: 2017
• 作者: M. De Zoysa;M. Yoshida;R. Hatsuda;Y. Tanaka;K. Ishizaki;and S. Noda
• 通讯作者: and S. Noda

面内ヘテロ構造を導入したフォトニック結晶レーザー(PCSEL)の解析

介绍面内异质结构光子晶体激光器（PCSEL）的分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 井上卓也;吉田昌宏;田中良典;De Zoysa Menaka;石﨑賢司;野田進
• 通讯作者: 野田進

Continuous Wave Operation of High-Power and High-Beam-Quality Photonic Crystal Lasers

高功率、高光束质量光子晶体激光器的连续波操作

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Ishizaki;M. De Zoysa;M. Yoshida;B-S. Song;Y. Tanaka;S. Fukuhara;R. Hatsuda;W. Kunishi;E. Miyai;and S. Noda
• 通讯作者: and S. Noda

新たなフォトニック結晶構造を用いて半導体レーザーの高輝度化に成功

利用新型光子晶体结构成功提高半导体激光器的亮度